DE674925C - Mit einem Schleifringlaeufermotor kleinerer Polzahl auf eine gemeinsame Welle arbeitender Drehstromkurzschlusslaeufermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Antriebe, deren Last zeitweise mit hoher Geschwindigkeit und zeitweise mit verhältnismäßig niedriger oder sogar mit sehr niedri-

. 5 ger Geschwindigkeit angetrieben wird und von der ersteren Geschwindigkeit schnell auf die niedrigere Geschwindigkeit gebracht werden soll, beispielsweise Aufzüge, Krane, Fahrstühle ο. dgl.

Es sind bereits Antriebe für Aufzüge, Krane ο. dgl. vorgeschlagen worden, die mit einem Schleifringläufermotor und einem Kurzschlußläufermotor ausgerüstet sind. Bei diesen Antrieben dient der Schleifringläufermotor mit niedrigerer Polzahl zur Beschleunigung des Förderkorbes auf seine Höchstgeschwindigkeit und der Kurzschlußläufermotor mit höherer Polzahl zur Abbremsung des Förderkorbes auf eine langsame Geschwindigkeit. Durch die Wahl geeigneter Pol zahlen kann das gewünschte Verhältnis zwischen der hohen Drehzahl und der niedrigen Drehzahl erreicht werden.

Es ist nun erwünscht, daß trotz eines verhältnismäßig großen Drehzahlverhältnisses der Durchmesser der Maschine und das Trägheitsmoment des Läufers möglichst klein sind, außerdem aber praktisch ausführbare Werte für die Ständernutenteilung und die Nutenzahl für eine bestimmte Polzahl sich ergeben.

Es ist bereits bei einem Rollgangsdrehstrom-· motor bekannt, zur Erzielung einer geringeren als die normale Nutenzahl je Pol den Ständer des Drehstrommotors zweiphasig zu wickeln und die Wicklung über einen Transformator in Scottscher Schaltung an das Drehstromnetz anzuschließen.

Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg, und zwar wird jeder Ständernut ein oder zwei aus einem oder mehreren Leitern des gleichen bzw. .von zwei verschiedenen Wicklungssträngen bestehende Leiterbündel

derart zugeordnet, daß von den in je zwei benachbarten Ständernuten angeordneten Leiterbündeln Wechselfelder erzeugt werden, die um 120 elektrische Grade gegeneinander phasenverschoben sind.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann erreicht werden, daß das Verhältnis zwischen den synchronen Drehzahlen der beiden Motoren beträchtlich größer ist, als es 'ο mit gewöhnlichen Drehstromwicklungen bei gleicher Bohrung und Nutenteilung im Ständer des Kurzschlußläufermotors erreicht werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Abb. ι zeigt den allgemeinen Aufbau des erfindungsgemäßen Antriebes. Der Läufer 1 des Motors für hohe Geschwindigkeit ist mit Schleifringen 2 versehen, deren zugeordnete Bürsten mit in der Zeichnung nicht dargestellten geeigneten Widerständen und Schaltvorrichtungen zur Regelung des normalen Betriebes des Antriebes in bekannter Weise verbunden sind. Der Kurzschlußläufer 3 des Motors für langsame Geschwindigkeiten ist zweckmäßig als Käfigläufer ausgebildet. Die beiden Läufer 1 und 3 sind auf derselben Welle 4 angeordnet. Der dem Läufer 1 zugeordnete Ständer ist mit einer Dreiphasenwicklung 5 in Sternschaltung versehen, die jedoch auch in anderer Weise geschaltet werden kann. Durch einen dreipoligen Wahlschalter 7 kann entweder die Ständerwicklung 5 des Schleifringläufermotors oder die in erfindungsgemäßer Weise angeordnete Ständerwicklung 8 des Kurzschlußläufermotors an das Drehstromnetz 6 angeschlossen werden.

Die in Abb. 2 dargestellten Kreise stellen die Leiterbündel der dreiphasigen Ständerwicklung eines sechspoligen Kurzschlußläufermotors dar. Obwohl nur neun Leiterbündel vorgesehen sind, beträgt die Anzahl der Leiterbündel der verwendeten Wicklung das Dreifache der Anzahl" der Polpaare. Diese je einer Phase zugeordneten Leiterbündel I, II und III werden in demselben Sinne von Strömen durchflossen, deren Phasenlage zueinander Abb. 3 zeigt. Zweckmäßig werden -die Wicklungsstränge I, II und III von derselben Ständerseite her von Strömen durchflossen, welche die aus dem Vektordiagramm nach Abb. 3 ersichtliche Phasenlage zueinander aufweisen. Auf der anderen Seite des Ständers sind die Leiter mit einem Rückstromkreis oder in ähnlicher Weise verbunden wie nachstehend noch beschrieben wird.

Zum besseren Verständnis der Wirkungs- , weise der in Abb. 2 veranschaulichten Wicklungsanordnung dient Abb. 4, welche eine gewöhnlicheDreiphasenwicklung mit drei Nuten je Pol zeigt. Jeder Leiter der Anordnung nach Abb. 4 wird von der einen Seite des Ständers her von einem Strom entsprechend dem Vektordiagramm gemäß Abb. 3 durch- -flössen. Der Stromverlauf in den einzelnen Leitern ist durch die Pluszeichen und Minuszeichen, die Phasenlage dieser Ströme durch Pfeile angedeutet.

Wird die bekannte Drehstromwicklung derart zusammengefaßt, daß in jeder Nut zwei in der bekannten Wicklungsanordnung in benachbarten Nuten liegende Leiterbündel, beispielsweise I und III', II und Γ, liegen, so sind die einzelnen Vektorsummen der Ströme, die in den beiden Leiterbündeln jeder Nut fließen, gegeneinander um 120 elektrische Grade verschoben. Es wird also mit der Anordnung nach Abb. 5 die gleiche Phasenverschiebung wie mit der Anordnung nach Abb. 2 erreicht. Diese Wicklungsanordnung ist also der Anordnung nach Abb. 5 mit zwei Leiterbündeln in jeder Nut gleichwertig. Eine Polpaarteilung 2 erstreckt sich also nur über drei Nuten.

In der Anordnung gemäß Abb. 2 braucht der Leiter jeder Nut, solange als dieselbe 'wirksame Ampereleiterzahl wie bei der Anordnung gemäß Abb. 4 vorhanden ist, nur 87⁰/₀ der besagten Ampereleiterzahl auf zubringen.

Die Leiterbündel der erfindungsgemäßen Anordnung nach Abb. 2 können in verschiedener Weise gespeist werden. Beispielsweise können die Leiterbündel auf der vorderen Seite des Ständers, und zwar über einen Transformator mit den entsprechenden Leitungen des Drehstromnetzes verbunden und auf der hinteren Seite des Ständers in Stern geschaltet werden. Die Sternverbindungen ioo können in Gruppen aus drei Leitern hergestellt werden, d.h. jede Gruppe besteht aus drei Leitern verschiedener Phase. Es kann aber auch eine gemeinsame Ringleitung vorgesehen werden. Auf der vorderen Seite des Ständers können die einzelnen Wicklungsstränge mit Ringleitungen entsprechender Phase verbunden werden.

Die Leiterbündel auf der hinteren Seite des Ständers können auch um das Joch des Kurzschlußläufermotors herumgeführt und mit den geeigneten Enden der Sekundärwicklung des obenerwähnten Transformators verbunden werden.' In einer derartigen Anordnung liegen die verschiedenen Phasenleitungen in υ ihrem Verlauf um das Ständerjoch so eng nebeneinander, daß die magnetische Streuung trotz der hohen Ampereleiterzahl verhältnismäßig klein ist.

Der Drehstromtrans£ormatoi\ über den die Ständerwicklung gespeist wird, besteht zweckmäßig aus drei Ringkernen, die zueinander

und zu dem Ständerblechpaket koaxial angeordnet sind. Vorzugsweise werden die aus den Nuten des Ständerblechpaketes herausgeführten Leiter auf derselben Seite weitergeführt und um den betreffenden Ring in einer oder mehreren Windungen herumgelegt und dann in Sternschaltung mit den entsprechenden Leitern der beiden anderen Ringe verbunden. Die Leiter der Nuten können ίο auch an eine gemeinsame Ringleitung angeschlossen werden.

Beispielsweise kann der Kurzschlußläufermotor mit einer 6opoligen Ständerwicklung versehen werden, wobei der Ständer 90 Nuten besitzt und jeder Wicklungsstrang aus 30 einzelnen Leiterbündeln besteht. In diesem Falle wird jeder Kern zweckmäßig nicht als Ring, sondern sechseckig ausgebildet und mit drei Fugen versehen, wobei auf jedem geraden Schenkel fünf einwindige sekundäre Wicklungen und eine primäre Wicklung angeordnet sind. Jede sekundäre Wicklung speist eine Gruppe von sechs Leiterbündeln der Ständerwicklung. Der sechseckige Kern kann zweckmäßig mit drei Fugen versehen werden, die ein leichtes Aufbringen der einzelnen Wicklungen ermöglichen, und als Teil des Ständerblechpaketes ausgebildet sein. Die Wicklungen der Kerne können in einem derartigen Sinne geschaltet werden, daß die Vektorsumme der Flüsse in den drei Kernen gleich Null ist. Dadurch wird das Auftreten von Spannungen in der Motorwelle vermieden.

Bei den vorstehend beschriebenen Motoren ist nur ein Leiter je A^Tut vorgesehen. Bei Motoren, bei denen auf die Größe des Nutenraumes weniger Rücksicht ge.nommen zu werden braucht, kann die Wicklungsanordnung nach Abb. 5 verwendet werden. Für jede Phase wird ein Leiter in'jeder aus drei Nuten bestehenden Gruppe durch den Ständer in einer Richtung geführt. Die Rückleiter liegen in einer Nut, die einen Leiter der benachbarten Phase enthält. Die einzelnen Leiter jeder Phase sind in Reihe geschaltet. Die Vektorsummen der Ströme, die in den beiden Leitern jeder Nut fließen, haben in dieser Anordnung die gleiche Phasenlage zueinander wie die entsprechenden Vektoren in Abb. 2.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Leiterbündel je Nut, das demjenigen gemäß Abb. 2 ähnlich ist, werden in mehreren gleichgelegenen Punkten des Ständers die Richtungen der durch die Leiter fließenden Ströme umgekehrt, die Phasenfolge jedoch aufrechterhalten, wodurch in jeder Phase eine gleiche Anzahl von Leitern durch den Ständer in entgegengesetzter Richtung geführt und so Rückleitungen durch das Ständerblechpaket geschaffen werden. In solchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Aufeinanderfolge derjenigen wirksamen Nutenpaare zu unterbrechen, bei denen die L^Tmkehr der Leiterrichtung vorgenommen wird. Bei den Punkten, bei denen die Leiterrichtung geändert wird, können die Leiter einer oder mehrerer Ständernuten weggelassen werden.

Der Ständer ist ferner mit mehreren Polgruppen versehen, die bewirken, daß der Läufer eine der Polteilung entsprechende synchrone Drehzahl erhält. Die Wirkung dieser einzelnen Polgruppen soll unabhängig sein, beispielsweise von der LTmkehr der Richtung der Leiter an den vier Punkten zur Herstellung von vier Gruppen, von denen jede 15 Pole enthält oder 14 Pole mit einer Polteilung, die einer ispoligen Wicklung entspricht, wenn Leiter bestimmter Nuten, wie vorstehend erwähnt wurde, fortgelassen werden. Jede der vier Gruppen wirkt auf den Läufer derart, daß er mit einer synchronen Drehzahl, die 60 Polen entspricht, umläuft.

Die Erfindung kann natürlich auch für andere Antriebe, z. B. Druckereimaschinen, Anwendung finden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Mit einem Schleifringläufermotor kleinerer Polzahl auf eine gemeinsame Welle arbeitender Drehstromkurzschlußläufermotor, dessen Ständernutenteilung größer als ein Drittel der Polteilung ist, insbesondere für Hebezeugantriebe mit stark unterschiedlichen Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ständernut ein oder zwei aus einem oder mehreren Leitern des gleichen bzw. von zwei verschiedenen Wicklungssträngen bestehende Leiterbündel derart zugeordnet sind, daß von den in je zwei benachbarten Ständernuten angeordneten Leiterbündeln Wechselfelder erzeugt werden, die um 120 elektrische Grade gegeneinander phasenverschoben sind.

2. Motor mit einem Leiterbündel je Ständernut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Anfänge der in den Ständernuten liegenden Leiterbündel auf derselben Stirnseite des Ständers liegen, und daß diese Leiterbündelanfänge mit den einzelnen Phasenleitungen des Drehstromnetzes derart verbunden sind, daß die Ströme in den aufeinanderfolgenden Leiterbündeln gegeneinander in demselben Sinne um 120 elektrische Grade phasenverschoben sind.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstromkreis der einzelnen Leiterbündel außerhalb des wirk-

samen Eisens des Ständerblechpaketes angeordnet ist, und daß die Enden dieser Leiterbündel mit den entsprechenden Enden der Sekundärwicklung eines primärseitig an dem Drehstromnetz liegenden Transformators verbunden sind.

4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge der in den Ständernuten liegenden Leiterbündel an eine dreiphasige Ringleitung angeschlossen sind und daß diese Ringleitung über einen Transformator an das Drehstromnetz angeschlossen ist.

5. Motor nach Anspruch 2 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der in den Ständernuten liegenden Leiterbündel in Stern zusammengeschaltet sind. .

6. Motor nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstromtransformator aus drei ring- oder polygonförmigen, vorzugsweise geteilten Kernen besteht, die zueinander und zu dem Ständerblechpaket koaxial angeordnet sind, und daß auf jeden Kern eine oder mehrere primäre Wicklungen und eine oder mehrere sekundäre Wicklungen aufgebracht sind.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Kerne derart geschaltet sind, daß die Vektorsumme der Flüsse in den drei Kernen gleich Null ist.

8. Motor mit zwei Leiterbündeln verschiedener Phase je Ständernut nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfänge des einen Leiterbündels und die Enden des zweiten, einer anderen Phase angehörigen Leiterbündels jeder Nut auf derselben Seite des Ständerblechpaketes angeordnet sind, und daß diese beiden Gattungen der Leiterbündel gleiche Phasenfolge haben.

9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückleitung des in jeder Nut angeordneten, in positivem Sinne durchflossenen Leiterbündels ein in negativem Sinne durchflossenes Leiterbündel dient, das in einer ein in positivem Sinne durchflossenes Leiterbündel der folgenden Phase enthaltenden Nut angeordnet ist.

10. Motor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leiter jeder Phase in Reihe geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen